JP2000288560A - 水の浄化処理装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高分子凝集剤を用いず、触媒の酸化処理反応
を高効率に維持しかつ再生しながら浄化処理を行う水の
浄化処理装置と方法を提供する。 【解決手段】 水中の有機物質を触媒（特に、光触媒）
により酸化処理して浄化する水の浄化処理装置であっ
て：無機凝集剤が添加され、粉体状の触媒の粒子を活性
化するために分散した原水に光を照射するための酸化処
理槽（１、１２）と；酸化処理槽内の原水に紫外線光を
照射して触媒を活性化する紫外線光源（２）と；原水か
ら無機凝集剤により凝集されたフロック化した触媒の粒
子を分離するための分離槽（８）とを備えており、ｐＨ
調整装置（６、１１）は前記酸化処理槽中の原水のｐＨ
値を制御して、その中に分散した触媒の粒子を０．１ｍ
ｍ以下の粒径の粒子の状態に調整して、触媒の酸化処理
反応を高効率に維持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水中に含まれる有
機化合物を酸化処理する水の浄化処理装置及びその方法
に関し、特に、例えば二酸化チタン等の光触媒やその他
の触媒による酸化処理を利用して水中の有機化合物を処
理する水の浄化処理装置及びその方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】下水、生活排水（家庭等からの排水）、
河川水、湖沼水、水道水等の各種の水の処理において、
特に、浮遊物等を除去した高度処理排水中になお含まれ
る有機化合物、例えば、界面活性剤、トリクロロエチレ
ン等の有機塩素化合物、トリハロメタン、さらには、ダ
イオキシンやＰＣＢ等の有害有機物を除去するための方
法として、光触媒を用いて被処理水（原水）中に含まれ
る有機化合物を酸化処理することは、既に知られてい
る。かかる光触媒を用いた酸化処理は、流体である水中
に混入した有害有機物の分解や殺菌などに多く用いられ
る方法であり、また、かかる光触媒作用を示す物質とし
ては、例えば、二酸化チタンがよく知られている。

【０００３】なお、通常は、被処理流体である水中に二
酸化チタン粒子を分散させ、その後、この粉末光触媒粒
子を分散させた被処理水（原水）中に紫外線光を照射し
て酸化反応を起こす。なお、この光触媒による酸化反応
は、分散された二酸化チタン粒子の表面で起きることか
ら、この反応効率を上げるためには、被処理流体中に分
散させる光触媒粒子を出来るだけ微小なものとしてその
比表面積を大きくし、もって、光触媒粒子と被処理流体
との接触面積を向上させることが重要である。

【０００４】ところで、かかる光触媒粒子は、上記の酸
化処理の後、被処理流体から分離されて再利用されるこ
ととなるが、この被処理流体が空気などの気体の場合に
は、当該光触媒の粒子がかなり微少でも、その比重の差
からも沈降速度が大きく、被処理気体から光触媒粒子を
分離することは容易である。しかしながら、被処理流体
が水などの液体の場合には、微小粒子にして水等の液体
中に分散された光触媒は、その沈降性が気体におけるそ
れに比べて大幅に劣る（小さい）。そのため、水などの
液体を二酸化チタン等の光触媒を利用して処理する場合
には、その反応効率を犠牲にして光触媒粒子を大きくす
ることが行われる。あるいは、微小な粒子を用いる場合
には、例えば膜分離法によって、処理後の流体液から触
媒粒子を分離する手法がとられている。

【０００５】しかしながら、光触媒の粒子を大きくした
場合、反応効率の低下による処理能力の低下を補償する
ため、装置が大型化してしまうという問題点があった。
また、上記の膜分離を用いる場合には、膜分離を行う部
分で必要となる動力が大きいこと等が問題として残って
いる。

【０００６】そこで、以上のような背景から、従来、例
えば、特開平９−１７４０６７号公報によれば、酸化処
理槽中の被処理水（原水）中に光触媒の微細粉末と共
に、水酸化鉄の微粒子及び／又は水酸化アルミニウムの
微粒子を混入して懸濁させ、紫外線光を照射して酸化処
理を行った後、高分子凝集剤を添加することが提案され
ている。かかる方法によれば、酸化処理後の被処理水中
に添加された高分子凝集剤の働きにより、水中に分散さ
れた光触媒粉末を、上記水酸化鉄の微粒子及び／又は水
酸化アルミニウムの微粒子と共に凝集させて分離し、こ
の分離されたスラッジを、再び、酸化処理槽へ返送して
再利用する。

【０００７】添付の図７は、上記特開平９−１７４０６
７号公報による処理装置の概略構成を示しており、この
図７に示すように、この従来技術になる水の酸化処理装
置においては、まず、その酸化処理槽１内での光触媒に
よる酸化反応により原水中の有機汚濁物が分解除去（水
や二酸化炭素等に分解）される。すなわち、酸化処理槽
１内には紫外線光源２が設置しており、これにより、原
水中に予め投入された光触媒の粉末に紫外線を照射し、
もって、光触媒反応を起こさせる。なお、酸化処理槽１
内の被処理水（原水）には、予め、水酸化鉄の微粒子及
び／又は水酸化アルミニウムの微粒子が懸濁されてい
る。そして、酸化処理槽１から流出する水には、高分子
凝集剤注入手段２０により高分子凝集剤が添加される。

【０００８】ここで、酸化処理槽１から流出する水に高
分子凝集剤が添加されると、水中に分散されていた光触
媒の粒子と上記水酸化鉄の微粒子及び／又は水酸化アル
ミニウムの微粒子は、上記高分子凝集剤の凝集作用によ
り凝集フロックを形成し、この形成された凝集フロック
は、下流に配置された沈降分離槽８で分離スラッジ９と
して処理水から分離される。その後、この処理水から分
離された分離スラッジ９は、再び、酸化処理槽１に戻さ
れて原水中に添加され、光触媒粒子による酸化処理に利
用される。

【０００９】すなわち、上記従来技術になる水の浄化処
理装置およびその処理方法では、酸化処理槽１に戻され
て再利用されるフロック（分離スラッジ９）は、上記酸
化処理槽１内においては高分子凝集剤が上記光触媒の酸
化反応によって分解されることから、高分子凝集剤によ
る凝集作用から開放される。その結果、上記光触媒の粒
子と水酸化鉄の微粒子及び／又は水酸化アルミニウムの
微粒子は、上記高分子凝集剤による凝集作用から開放さ
れ、再び、単独の微粒子として水中に懸濁して再利用さ
れる。以上のようにして、上記従来技術（特開平９−１
７４０６７号公報）の水の酸化処理法では、光触媒の粉
末を用いて、高効率な酸化（浄化）処理を可能にしてい
る。

【００１０】しかしながら、上記従来技術における水の
浄化処理装置及びその方法では、なお、幾つかの課題が
残されている。すなわち、この処理法では、光触媒の微
細粉末を処理水から連続的に分離回収するため、例え
ば、ポリアクリルアミド等の高価な高分子凝集剤を連続
的に添加することが必要である。そのため、装置のラン
ニングコストが大きくなるという問題点があった。

【００１１】また、上記の従来技術における水の浄化処
理装置及びその方法では、被処理水が酸化処理槽１から
排出される際に光触媒の微細粒子を凝集するために添加
された高分子凝集剤は、その後、再び酸化処理槽１へ戻
され、この高分子凝集剤は酸化処理槽１内で、光触媒の
微細粒子の光触媒反応により分解されるわけである。し
かしながら、この酸化処理槽１へ戻された高分子凝集剤
の分解に必要なエネルギー（紫外線光）は、装置の本来
の目的である原水中の有機物の分解に使われるエネルギ
ー消費の観点からは、余分なエネルギーの消費であり、
装置の酸化処理の効率に悪影響を及ぼすことになる。

【００１２】さらに、上記酸化処理槽１内において、上
記戻された高分子凝集剤が光触媒反応により分解される
までの間は、原水中に投入された光触媒の微細粉末は高
分子凝集剤の凝集作用により比較的大きな凝集フロック
を形成している。そのため、酸化処理槽１内での光触媒
反応が、光触媒の実効表面積が小さくなることから、そ
の効率を低下させてしまうという問題点がある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、上記した従来技術の水の浄化処理装置やその方法に
おける問題点に鑑み、高価な高分子凝集剤を使用するこ
となく、かつ、触媒による酸化処理反応を高い効率に維
持しながら水の浄化処理を行うことを可能にする水の浄
化処理装置及びその方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記の
目的を達成するため、まず、水中の有機物質を触媒によ
り酸化処理して浄化する水の浄化処理装置であって：無
機凝集剤が添加され、かつ、粉体状の触媒の粒子を分散
した被処理水を貯留する酸化処理槽と；前記酸化処理槽
の内部における前記触媒を活性化する手段と；前記被処
理水から無機凝集剤により凝集された前記触媒の粒子を
分離するための分離槽と；そして、前記酸化処理槽中の
被処理水中に分散した触媒の粒子を０．１ｍｍ以下の粒
径の粒子の状態に維持するための手段とを備えた水の浄
化処理装置が提供される。

【００１５】また、本発明によれば、前記に記載した水
の浄化処理装置であって、前記粒径維持手段は、前記酸
化処理槽中の被処理水におけるｐＨ値を制御するための
手段とを備えている水の浄化処理装置が提供される。

【００１６】また、本発明によれば、前記に記載した水
の浄化処理装置であって、前記粒径維持手段は、さら
に、前記酸化処理槽中の被処理水におけるｐＨ値を検出
するための手段とを備えている水の浄化処理装置が提供
される。

【００１７】また、本発明によれば、前記に記載した水
の浄化処理装置であって、さらに、前記分離槽中のｐＨ
値を制御するための手段とを備えている水の浄化処理装
置が提供される。

【００１８】さらに、本発明によれば、前記に記載した
水の浄化処理装置であって、前記酸化処理槽と前記分離
槽とは一体である水の浄化処理装置が提供される。

【００１９】さらに、本発明によれば、前記に記載した
水の浄化処理装置であって、前記有機物質を酸化により
処理する触媒は光触媒であり、かつ、前記触媒活性化手
段は発光手段を備えている水の浄化処理装置が提供され
る。

【００２０】また、さらに、本発明によれば、前記に記
載した水の浄化処理装置であって、前記触媒活性化手段
は、前記酸化処理槽内部の被処理水を曝気する手段を備
えている水の浄化処理装置が提供される。

【００２１】さらに、本発明によれば、前記に記載した
水の浄化処理装置であって、前記触媒活性化手段は、前
記酸化処理槽内部の被処理水にオゾンを注入するための
手段を備えている水の浄化処理装置が提供される。

【００２２】さらに、本発明によれば、前記に記載した
水の浄化処理装置であって、さらに、前記酸化処理槽内
の被処理水にフェントン酸化反応を生じる物質を添加す
る手段を備えている水の浄化処理装置が提供される。

【００２３】また、本発明によれば、前記に記載した水
の浄化処理装置であって、さらに、前記酸化処理槽と前
記分離槽との間には、攪拌槽を設けた水の浄化処理装置
が提供される。

【００２４】さらに、本発明によれば、前記に記載した
水の浄化処理装置であって、さらに、前記分離槽におい
て分離した凝集された前記触媒の粒子を含むスラッジを
前記酸化処理槽へ戻すための手段を備えている水の浄化
処理装置が提供される。

【００２５】そして、本発明によれば、前記に記載した
水の浄化処理装置であって、さらに、前記スラッジの戻
し手段は、凝集された前記触媒の粒子を含むスラッジ溶
解するための手段を備えた水の浄化処理装置が提供され
る。

【００２６】また、上記の目的を達成するため、本発明
によれば、水中の有機物質を触媒により酸化処理して浄
化する水の浄化処理方法であって：粉体状の触媒の粒子
を被処理水中に分散する行程と；前記被処理水中に分散
した触媒の粒子を活性化して有機物質の酸化処理する行
程と；そして、前記酸化処理行程後の被処理水から無機
凝集剤の働きにより前記触媒の粒子を凝集して分離する
行程とを含んでおり、前記酸化処理行程において被処理
水中に分散した触媒粒子を０．１ｍｍ以下の粒径の状態
に維持する水の浄化処理方法が提供される。

【００２７】さらに、本発明によれば、前記に記載した
水の浄化処理方法であって、前記酸化処理行程における
被処理水中に分散した触媒の粒子を０．１ｍｍ以下の粒
径の粒子の状態に維持するように、前記被処理水におけ
るｐＨ値を制御する水の浄化処理方法が提供される。

【００２８】また、本発明によれば、前記に記載した水
の浄化処理方法であって、前記酸化処理行程の後に、前
記無機凝集剤の働きにより凝集した前記触媒の粒子を、
前記凝集した触媒粒子の沈降により分離する行程を含ん
でいる水の浄化処理方法が提供される。

【００２９】さらに、本発明によれば、前記に記載した
水の浄化処理方法であって、前記酸化処理行程において
被処理水中に分散した触媒粒子の粒径が前記沈降分離行
程における触媒粒子の粒径よりも小さくなるように、前
記沈降分離行程における被処理水のｐＨ値により制御す
る水の浄化処理方法が提供される。

【００３０】さらに、本発明によれば、前記に記載した
水の浄化処理方法であって、前記触媒は光触媒であり、
かつ、前記酸化処理行程において、前記光触媒の粒子を
分散した被処理水に光を照射する水の浄化処理方法が提
供される。

【００３１】さらに、本発明によれば、前記に記載した
水の浄化処理方法であって、前記酸化処理行程におい
て、さらに、オゾンを被処理水に注入する水の浄化処理
方法が提供される。

【００３２】加えて、本発明によれば、前記に記載した
水の浄化処理方法であって、前記酸化処理行程におい
て、さらに、フェントン酸化反応を生じる物質を被処理
水に添加する水の浄化処理方法が提供される。

【００３３】また、本発明によれば、前記に記載した水
の浄化処理方法であって、前記酸化処理行程において、
さらに、前記触媒の粒子を分散した被処理水を攪拌する
水の浄化処理方法が提供される。

【００３４】さらに、本発明によれば、前記に記載した
水の浄化処理方法であって、さらに、前記光触媒の粒子
を凝集して分離する行程において分離した触媒を、再
び、前記酸化処理行程における被処理水に戻す行程を含
む水の浄化処理方法が提供される。

【００３５】また、本発明によれば、前記に記載した水
の浄化処理方法であって、水中の有機物質を触媒により
酸化処理して浄化する行程の前に、被処理水中の懸濁物
質を除去する前処理行程を付加した水の浄化処理方法が
提供される。

【００３６】さらに、本発明によれば、前記に記載した
水の浄化処理方法であって、水中の有機物質を触媒によ
り酸化処理して浄化する行程の後に、被処理水中に残存
する低分子有機物質、および／あるいは、微生物により
分解されやすい有機物質を除去する後処理行程を付加し
た水の浄化処理方法が提供される。

【００３７】そして、本発明によれば、前記に記載した
水の浄化処理方法であって、前記後処理行程から流出す
る処理水の一部を、前記水中の有機物質を触媒により酸
化処理して浄化する行程の上流に戻して循環処理を行う
水の浄化処理方法が提供される。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付の図を用いて詳細に説明する。

【００３９】まず、図１は、本発明の水の浄化処理方法
を実施する一実施の形態である水の浄化処理装置が示さ
れている。なお、この図に示す水の浄化処理装置は、や
はり、下水、生活排水（家庭等からの排水）、河川水、
湖沼水、水道水等の各種の水の処理において、特に、浮
遊物等を除去した高度処理排水（以下、被処理水又は原
水と言う）中になお含まれる有機化合物、例えば、界面
活性剤、トリクロロエチレン等の有機塩素化合物、トリ
ハロメタン、さらには、ダイオキシンやＰＣＢ等の有害
有機物を除去するものである。

【００４０】かかる水の浄化処理装置は、図１に示すよ
うに、その有機物を除去すべき原水が、例えば、円筒形
状の酸化処理槽１に導かれている。なお、原水中には、
図には示さない投入装置などによって、例えば、二酸化
チタンなどの光触媒の粉状体及び無機凝集剤が予め投入
されており、この酸化処理槽１内の原水中には粉体状の
光触媒が分散されている。この酸化処理槽１には、図示
のように、その一部に（図の例では、中央部に）紫外線
光源２が設置されており、この紫外線光源２からの紫外
線を、原水中の粒子状の光触媒（の表面）に照射し、も
って、光触媒反応を起こさせる。すなわち、この光触媒
反応により、酸化処理槽１内に導入された原水中の上記
有機汚濁物を分解して除去する。すなわち、酸化によ
り、水や二酸化炭素等の無害な物質に分解される。

【００４１】この浄化処理装置では、上記酸化処理槽１
によって酸化処理された原水は、上記酸化処理槽１の上
部に設けられた排出口から取り出され、上記光触媒粉末
と無機凝集剤を含んだまま急速攪拌槽５に送られて攪拌
され、さらに、緩速攪拌槽７へ送られる。その後、緩速
攪拌槽７からの原水は、沈降分離槽８に送られ、ここで
上記光触媒粒子と無機凝集剤から分離され、この沈降分
離槽８の上方の排出口から処理水として排出されること
となる。なお、この沈降分離槽８は、その底部を円錐形
状にし、槽の底部に沈降して堆積するスラッジを取り出
し易くしている。

【００４２】なお、かかる浄化処理装置では、上記原水
に予め投入される無機凝集剤としては、例えば、硫酸ア
ルミニウム、塩化アルミニウムなどのアルミニウム塩
や、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄，塩化第二鉄などの鉄塩な
どが用いられる。そして、この無機凝集剤を投入した原
水は、上記酸化処理槽１内では酸性（ｐＨ値：５〜２）
を示し、そのため、上記酸化処理槽１内ではその凝集作
用を示さない。このことから、酸化処理槽１内では、予
め投入された上記粉末状の光触媒は凝集されず、そのた
め、その比表面積を大きく保ち、もって、光触媒粒子と
被処理流体との接触面積を向上させることが可能にな
る。

【００４３】その後、上記のように原水をその酸化作用
により浄化処理した二酸化チタンなどの光触媒は、上記
処理された原水と一緒に酸化処理槽１から排出され、ｐ
Ｈ調整装置６により例えばアルカリ性の物質が添加され
て急速攪拌槽５に導かれ、この急速攪拌槽５において急
速に攪拌される。すなわち、これにより原水のｐＨ値が
調整される。なお、本実施の形態では、アルカリ溶液な
どのアルカリ性の物質の添加により中和された、すなわ
ち、そのｐＨ値が制御された原水が、さらに下流側に設
けられた緩速攪拌槽７に送られる。

【００４４】すなわち、上記急速攪拌槽５において急速
攪拌され、そのｐＨ値が調整された原水中の光触媒粒子
は、上記無機凝集剤の電気化学的な凝集作用により、こ
の無機凝集剤と共に微細なフロックを形成する。そし
て、この微細なフロックを含んだ原水は、上記緩速攪拌
槽７に送られる。この緩速攪拌槽７では、中和された原
水を緩やかに攪拌することにより、上記急速攪拌槽５で
形成した微細なフロックをさらに成長させ、もって、沈
降性の良好な比較的大きなフロックを形成する（最大で
２〜３ｍｍ程度の粒径）。

【００４５】このようにして、光触媒粒子を含む比較的
大きなフロックを含んだ原水が、上記沈降分離槽８に送
られる。そして、この沈降分離槽８では、上記緩速攪拌
槽７で形成した比較的大きなフロック粒子が沈降し、こ
れが分離スラッジ９として分離される。すなわち、この
沈降分離槽８では、分散された光触媒粒子と添加された
無機凝集剤が分離され、もって、その上澄の水のみが浄
化された処理水として放流されることとなる。

【００４６】一方、酸化処理反応後に処理水中から沈降
分離された光触媒粒子は、沈降分離槽８の底部から取り
出され、スラッジ溶解槽１０に導かれる。そして、ここ
でも、ｐＨ調整装置１１と攪拌装置１２により、そのｐ
Ｈ値を調整した後に、この光触媒粒子と無機凝集剤から
なるスラッジは、再び、上記酸化処理槽１に導かれて再
使用される。すなわち、再び、原水中に分散される。な
お、その詳細は後述する。

【００４７】ところで、上記した浄化処理装置で用いら
れる光触媒として、例えば、二酸化チタンなどの粉末が
用いられる。なお、その粉末の大きさは、例えば、数ｎ
ｍから数十μｍ程度の粒径が良好である。また、かかる
光触媒粉末の原水への添加濃度としては、例えば１００
ｐｐｍ〜１００００ｐｐｍ程度とするのが好ましい。ま
た、上述のように、原水中に予め投入される無機凝集剤
としては、上記の硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム
などのアルミニウム塩や、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩
化第二鉄などの鉄塩などが挙げられるが、これらの無機
凝集剤を用いることによれば、上記光触媒反応の酸化作
用により凝集剤の性質が変化することがなく、凝集剤と
しての電気化学的な凝集作用を失うことがない（参考の
ため、上記の従来技術で使用される高分子凝集剤は、光
触媒の酸化作用により分解され、その凝集作用を失
う）。そのため、この無機凝集剤は上記光触媒粉末と共
に、上記スラッジとして酸化処理槽１に戻して再利用す
ることが可能であり、経済的にも好適である。

【００４８】なお、かかる無機凝集剤の添加量として
は、例えば、硫酸アルミニウムを使用した場合、添加さ
れた光触媒粉末１ｇに対し０．０１〜１ｇ（Ａｌ₂Ｏ₃と
して）程度が好適である。

【００４９】また、上記酸化処理槽１内に設けられる紫
外線光源２は、例えば、低圧水銀灯（殺菌灯）、ブラッ
クライト、中・高圧水銀灯などを用いることが出来る。
なお、本実施の形態では、上記紫外線光源２は酸化処理
槽１の内部に設置するものとして説明したが、しかしな
がら、この酸化処理槽１を、例えば、石英ガラスなどの
紫外線を透過する材質で構成し、かつ、この酸化処理槽
１を太陽光の下に設置し、もって、紫外線光源２を設置
する代わりに太陽光に含まれる紫外線を利用することも
可能である。

【００５０】また、上記図１に示した実施の形態では、
上記酸化処理槽１の内部（底部）には、さらに、散気管
３が設置されている。そして、この散気管３にはブロワ
４が接続されて、このブロワ４から空気を酸化処理槽１
内に注入できるようになっている。すなわち、空気を吹
き込む酸化処理槽１内の原水中に吹き込むことによっ
て、光触媒の酸化反応に必要な酸素を原水中に供給し、
さらには、その曝気攪拌効果により、光触媒粉末を酸化
処理槽１内の原水中に均一に分散させることから、好ま
しい構造である。

【００５１】さらに、上記散気管３とブロワ４による曝
気や攪拌の代わりに、または、これらと併用して、例え
ばプロペラ式の攪拌器などにより酸化処理槽１内を攪拌
しても良い。あるいは、上記のようにブロワ４を介して
原水中に酸素を供給する代わりに、または、これと併用
して、オゾン発生装置を設け、このオゾン発生装置によ
り発生させたオゾンを酸化処理槽１内に注入しても良
い。なお、この場合、オゾンを吹き込むことによるオゾ
ンの酸化力と光触媒反応との相乗効果によって、より効
率的な酸化処理を行うことが可能になる。

【００５２】なお、上記の実施の形態では、酸化処理槽
１で処理された水は、光触媒粉末と無機凝集剤とを含ん
だまま急速攪拌槽５に送られ、その際、この急速攪拌槽
５で光触媒粉末を無機凝集剤で凝集させるため、ｐＨ調
整装置６によりアルカリ物質を投入して原水のｐＨ値を
中和するが、ここでは、例えばｐＨ５〜８の範囲程度に
調整することが好ましい。なお、このｐＨ調整装置６
は、アルカリ物質として、例えば、水酸化ナトリウムや
水酸化カリウムなどのアルカリ溶液を添加し、あるい
は、石灰を投入することにより原水のｐＨ値を中和す
る。

【００５３】ここで、上記のように、上記沈降分離槽８
で沈降されて分離された光触媒粉末と無機凝集剤とから
なる分離スラッジ９は、スラッジ溶解槽１０に搬送され
る。そして、このスラッジ溶解槽１０では、槽内に搬送
されたスラッジのｐＨ値を、そのｐＨ調整装置１１によ
り、例えば、２以下の値に（酸性）に調整する。すなわ
ち、これにより、光触媒粒子と共に凝集した無機凝集剤
である、例えば、アルミニウム塩や鉄塩などを再び溶解
し、もって、フロック化していた光触媒粒子を無機凝集
剤の電気化学的な凝集作用から開放し、すなわち、フロ
ックの結合から開放して、再び分散した粉末状の光触媒
とするものである。なお、このｐＨ調整装置１１は、例
えば、塩酸、硫酸などの酸溶液を添加する。

【００５４】なお、このように、スラッジ溶解槽１０で
溶解されたスラッジ、すなわち、無機凝集剤と光触媒粒
子を含んだスラリーは、このスラッジ溶解槽１０から、
再び、上記酸化処理槽１に投入されて再使用されること
は上述の通りである。あるいは、これに代え、このスラ
ッジ溶解槽１０で溶解した無機凝集剤と光触媒粒子とを
含んだスラリーは、上記酸化処理槽１の上流で原水に添
加するようにすることも出来る。

【００５５】なお、上記の実施の形態では、上記酸化処
理槽１での酸化処理の後に回収された無機凝集剤と光触
媒粒子は、上記スラッジ溶解槽１０で溶解された酸性の
スラリーとして、再び、酸化処理槽１に返送されて原水
中に投入される。そのため、上記酸化処理槽１内でも原
水は酸性になる。上述したように、無機凝集剤は、酸性
（あるいは、アルカリ性）の環境の下では、その電気化
学的な凝集作用が働き難く、そのため、上記酸化処理槽
１では光触媒粒子は凝集しないで分散する。一方、光触
媒による酸化反応は表面反応であるため、酸化処理槽１
内で光触媒粒子が凝集せずに分散していることは、効率
的な酸化処理に都合が良い。このことから、上記酸化処
理槽１内では、原水のｐＨ値を、例えばｐＨ値２〜４と
なるように制御することが好ましい。

【００５６】このように、本発明では、一旦原水中に分
散した後は分離が困難な粉末又は粒子状の光触媒を、高
価な高分子凝集剤を使用せず、比較的安価な無機凝集剤
を利用して、原水から容易に分離することを可能にす
る。また、原水中に添加した光触媒粒子と無機凝集剤
は、上記のように、上記沈降分離槽８やスラッジ溶解槽
１０において、凝集・分散を繰り返しながら、原水から
分離されて酸化処理槽１へ返送され、理論的には、無限
に再利用することが可能となる。さらに、分離回収され
る光触媒粒子は、酸化処理槽１内の原水中では良好に分
散するので、効率的で、かつ、連続的な水の酸化による
浄化処理を実現することが可能となる。

【００５７】しかしながら、実際には、その条件によ
り、光触媒粒子及び／又は無機凝集剤の一部が原水から
分離しきれずに、原水と共に流出することがある。この
ような場合には、酸化処理槽１から流出した分の光触媒
粒子及び／又は無機凝集剤の補充を行う手段を設けるこ
とによって良好な酸化処理性能を維持することができる
ことは明らかであろう。

【００５８】なお、上記の実施の形態においては、上記
ｐＨ調整装置６は、アルカリ性物質を原水中に投入して
酸性である酸化処理槽１からの原水を中和し、他方、上
記ｐＨ調整装置１１は、酸性物質を沈降分離槽８から回
収したスラッジ中に投入して酸性にして無機凝集剤を溶
解した後、これを酸化処理槽１内の原水中に戻すものと
して説明した。しかしながら、上記光触媒粉末と共に原
水中に投入される無機凝集剤は、中性の環境下ではその
電気化学的な凝集作用により光触媒粉末と共に凝集す
る。しかしながら、この無機凝集剤は、上記のように酸
性だけではなく、さらには、アルカリ性の環境下（例え
ば、ｐＨ値９〜１２程度）でも溶解する性質を有する。

【００５９】そこで、上記ｐＨ調整装置６は、酸性物質
を原水中に投入し、他方、上記ｐＨ調整装置１１は、ア
ルカリ性物質を回収したスラッジ中に投入するようにす
ることも可能である。かかる場合、上記ｐＨ調整装置１
１から酸化処理槽１中の原水に投入されるスラッジはア
ルカリ性となって無機凝集剤を溶解しており、そのた
め、無機凝集剤の凝集作用が阻害される。すなわち、酸
化処理槽１内の光触媒粒子は凝集されれずに分散され、
効率的な酸化処理が実現される。他方、上記ｐＨ調整装
置６は、この酸化処理槽１から排出されるアルカリ性の
原水に酸性物質を投入することにより中和し、もって、
無機凝集剤の凝集作用を促すこととなる。

【００６０】また、上記図１に破線で示すように、上記
ｐＨ調整装置１１は、上記スラッジ溶解槽１０内のｐＨ
値を測定するｐＨ検出器１００を備え、この測定したｐ
Ｈ値に基づいて投入する酸性又はアルカリ性物質の量を
制御するように構成することも可能である。さらには、
やはり上記図１に破線で示すように、上記ｐＨ調整装置
１１は、上記のようにスラッジ溶解槽１０内ではなく、
上記酸化処理槽１内のｐＨ値を測定するｐＨ検出器１０
０を備え、この測定したｐＨ値に基づいて投入する酸性
又はアルカリ性物質の量を制御するように構成すること
も可能である。なお、上記の説明からも明らかなよう
に、光触媒粉末による酸化処理を効率的に行うために
は、酸化処理槽１内の原水のｐＨ値を所定の値（ｐＨ値
２〜４、あるいは、ｐＨ値９〜１２）に維持することが
重要であり、かかる観点によれば、後者の構成（すなわ
ち、酸化処理槽１内のｐＨ値を測定する）の方がより好
ましい。

【００６１】さらに、光触媒反応を利用した水中有機物
質の酸化処理においては、原水中の金属イオンが光触媒
の表面にスケールとして付着し、これにより光触媒表面
を覆ってしまい、光触媒反応を阻害してしまう現象が生
じる場合がある。かかる場合、光触媒の表面に付着した
スケールは、酸性状態にすることで再び金属イオンとし
て溶解するので、上記ｐＨ調整装置６は、酸性物質を原
水中に投入し、他方、上記ｐＨ調整装置１１は、アルカ
リ性物質を回収したスラッジ中に投入するように構成す
ることが好ましい。かかる構成によれば、スケール付着
を防止して良好な光触媒反応を維持することができる。

【００６２】また、上記図１に記載した連続的な水の酸
化による浄化処理装置では、光触媒粒子の凝集・分離手
段として、上述の急速攪拌槽５、緩速攪拌槽７、沈降分
離槽８が設けられて構成されている。しかしながら、本
発明では、これに限定されるものではない。例えば、上
記沈降分離槽８の代わりに、膜濾過装置や砂濾過装置な
ど、所謂、濾過装置を設け、これをにより凝集・分離手
段として構成してもよい。あるいは、遠心分離器などに
より構成することも可能である。なお、凝集・分離手段
として膜濾過装置などの濾過装置を設けて微細なフロッ
クを分離できる場合には、上記緩速攪拌槽７を省略し、
急速攪拌槽５だけで形成した微細なフロックを直接分離
するように構成することも可能である。また、さらに、
磁性粉を添加するなどして、凝集フロックを磁性体にす
ると共に、磁気分離手段を設け、もって、磁気的にフロ
ックを分離することも可能である。

【００６３】また、特に原水中に懸濁物質を含む場合に
は、光触媒粒子による酸化処理によっても、光触媒粒子
の凝集・分離過程においてこの懸濁物質が凝集フロック
に取り込まれてしまう場合がある。かかる場合には、こ
の懸濁物質が酸化処理槽１内に蓄積してしまうこととな
るので、原水中のかかる懸濁物質を予め除去する手段や
装置を設けることが望ましい。例えば、かかる懸濁物質
を含んだ原水を酸化処理槽１に流入させる場合には、こ
の流入した懸濁物質が凝集するために無機凝集剤が消費
されてしまうことから、この懸濁物質の濃度に応じて、
酸化処理槽１あるいは急速攪拌槽５に、無機凝集剤を添
加する装置を設けることが望ましい。

【００６４】図２には、本発明の上記実施の形態になる
連続式の水の浄化処理装置の変形例を示す。なお、この
図２に示す変形例では、上記図１と同一の符号は同様の
構成要素を示しており、その重複する説明は省略する。

【００６５】この図２からも明らかなように、この変形
例では、上記沈降分離槽８で沈降分離した光触媒粒子と
無機凝集剤のスラッジを、スラッジ溶解槽１０を介すこ
となく、直接、酸化処理槽１へ戻す構成とし、また、上
記ｐＨ調整装置１１は、酸性あるはアルカリ性の物質
を、酸化処理槽１の原水中へ投入するように構成したも
のである。また、かかる構成の場合、図に破線で示すよ
うに、ｐＨ検出器１００を上記酸化処理槽１中に設け、
この検出器からのｐＨ検出値に基づいて、上記ｐＨ調整
装置１１からの酸性あるはアルカリ性の物質の投入量を
制御するように構成することも可能である。なお、かか
る構成の変形例では、光触媒粒子を分散させ、また、無
機凝集剤を再生させる作用は、上記図１に示した実施の
形態と同様である。

【００６６】ところで、かかる変形例の構成によれば、
酸化処理槽１中の原水のｐＨ値を最適に制御することが
可能となり、特に、炭酸塩を多く含む原水の処理に好適
である。すなわち、光触媒反応では、生成したヒドロキ
シラジカルの酸化力が酸化作用に強く影響するが、炭酸
塩を多く含む原水では、その重炭酸イオンや炭酸イオン
がヒドロキシラジカルとすばやく反応してしまい、その
ため、原水中の酸化処理すべき物質との反応を阻害する
ことが生じる。このように、原水中に炭酸塩を多く含む
場合には、本変形例のように酸化処理槽１中の原水のｐ
Ｈ値を最適に制御することが好ましく、特に、上記ｐＨ
調整装置１１からの酸性の物質を投入して原水を酸性に
して、炭酸塩が溶解しにくい状態として光触媒による酸
化反応を行うことにより、より効率的な酸化処理を行う
ことが可能になる。

【００６７】さらに、添付の図３には、上記図１に示し
た実施の形態になる連続式の水の浄化処理装置の他の変
形例を示す。なお、この図３に示す他の変形例でも、上
記図１と同一の符号は同様の構成要素を示しており、そ
の重複する説明は省略する。

【００６８】この図３からも明らかなように、この他の
変形例になる水の浄化処理装置は、その基本的な構成は
上記図１に示した浄化処理装置とほぼ同様であるが、図
からも明らかなように、さらに、上記酸化処理槽１に導
かれる原水中に酸化剤として過酸化水素を連続的に添加
するための、いわゆる、過酸化水素注入装置１９を備え
ている。なお、この他の変形例になる浄化処理装置で
は、浄化処理剤としての光触媒粉末と共に、無機凝集剤
として、鉄イオンを含む鉄系の無機凝集剤を使用するこ
とが好ましい。これは、原水中に過酸化水素と鉄イオン
とが共存することにより、これら両者が共存すると鉄イ
オンが触媒となって過酸化水素から強力な酸化力をもつ
ヒドロキシラジカルが発生する現象、すなわち、フェン
トン酸化反応が生じることによる。そして、この他の変
形例になる水の浄化処理装置によれば、このフェントン
酸化反応と、光触媒による酸化反応との併用効果によっ
て、より効率の良い酸化処理を実現することが可能にな
る。

【００６９】なお、このフェントン酸化反応は、酸性の
環境（例えば、ｐＨ値：２〜４）で強い酸化力が得られ
ることが知られている。そこで、この他の変形例では、
上記ｐＨ調整装置１１は、酸性の物質をスラッジ溶解槽
１０内へ投入し、他方、ｐＨ調整装置６は、アルカリ性
の物質を急速攪拌槽５内へ投入するように構成したもの
である。かかる構成では、上記スラッジ溶解槽１０から
上記酸化処理槽１に送られるスラリーは、上記スラッジ
溶解槽１０において、分離スラッジ９を溶解するために
酸性に調整されている。そこで、これを酸化処理槽１内
の原水に添加することで、容易に酸性とすることが可能
であり、都合が良い。

【００７０】また、フェントン酸化反応では、鉄イオン
が触媒として働く際、二価の鉄イオンが酸化されて三価
の鉄イオンに変化する。しかしながら、前記酸化処理槽
１内の紫外線光源２からの紫外線がこの三価の鉄イオン
に照射されることで、この三価の鉄イオンは再び二価の
鉄イオンに戻る。そのため、触媒としての鉄イオンは、
上記酸化処理槽１の中で繰り返して利用されるため、連
続的に添加する必要はない。以上のように、この他の変
形例になる水の浄化処理装置では、原水へ過酸化水素の
添加を行うことにより、さらに、無機凝集剤として鉄系
の凝集剤を使用することによって、上記図１や図２に示
した実施の形態やその変形例に限らず、以下に説明する
実施の形態においても、光触媒反応と共にフェントン酸
化反応との併用効果により、効率の良い水の酸化処理を
可能にする。

【００７１】次に、添付の図４には、本発明の他の実施
の形態になる水の浄化処理装置を示す。この他の実施の
形態になる浄化処理装置は、上記図１に示した連続処理
方式のものとは異なり、回分式の水の浄化処理装置であ
る。但し、本他の実施の形態においても、上記図１と同
一の符号は同様の構成要素を示している。

【００７２】図において、紫外線光源２を備えた酸化処
理槽１内には、上記の光触媒粉末及び無機凝集剤が予め
投入されている。はじめに、原水流入バルブ１７を開放
して所定の水位まで、原水を酸化処理槽１内に導入す
る。当然、この時には、上記酸化処理槽１の処理水流出
バルブ１８は閉鎖している。なお、この他の実施の形態
では、上記一連の処理（すなわち、光触媒粉末による酸
化処理、無機凝集剤による原水中に分散した光触媒粒子
の凝集など）を酸化処理槽１内で行うことから、この酸
化処理槽１内には、やはり、紫外線光源２（但し、図で
は２本）と共に攪拌器１６が設けられており、また、そ
の底部は円錐形状に形成されている。

【００７３】続いて、所定の水位に達したならば、原水
流入バルブ１７を閉鎖して酸化処理槽１内の原水（被処
理水）の浄化処理を行う。その際、光触媒粉末を酸化処
理槽１内に均一に分散するように、上記酸化処理槽１内
に設けた攪拌器１６を駆動して原水を適度に攪拌するこ
とが好ましい。その後、所定の時間、光触媒反応による
酸化処理を施す。すなわち、上記紫外線光源２を点灯し
て光を光触媒粒子に照射して光触媒反応を起した後、分
散した光触媒粒子を浄化処理した原水（処理水）から分
離する操作を行う。

【００７４】この光触媒粉末の分離処理では、まず、ｐ
Ｈ調整装置６によりアルカリ性の物質を、光触媒粉体と
無機凝集剤を含んだ原水（処理水）中に投入し、そのｐ
Ｈ値を、無機凝集剤による凝集作用に最適な値に調整す
る。すると、光触媒粒子と無機凝集剤とが凝集してフロ
ック化するが、このとき、攪拌器１６の回転速度を調節
するなど、フロックの成長に適した攪拌強度と適度な時
間で攪拌操作を行うことが好ましい。例えば、この攪拌
器１６の回転数を、初めは高回転にし、それから段階的
に低回転に調節することが、フロックの成長のためには
望ましい。また、上記酸化処理槽１内に、上記のよう
に、原水のｐＨ値を測定するｐＨ検出器を設けることも
可能である。

【００７５】続いて、この攪拌器１６の回転による攪拌
を停止すると、原水内で光触媒粒子と無機凝集剤とが凝
集してフロック化した粒子は、容易に、上記酸化処理槽
１の底部に沈降する。そこで、フロックの沈降に必要な
適度な時間、酸化処理槽１内に原水を静置した後、処理
水流出バルブ１８を開放することにより、容易に、処理
水を上記フロック化した光触媒粒子と無機凝集剤から分
離することができる。

【００７６】その後、酸化処理槽１の底部に堆積し、光
触媒粉末と無機凝集剤が凝集したフロックからなる分離
スラッジ９は、ｐＨ調整装置１１から投入される酸性物
質により酸性になる。これにより、酸化処理槽１の底部
に堆積した無機凝集剤は再び溶解し、光触媒粉末は無機
凝集剤の凝集作用から開放される。すなわち、この状態
で酸化処理槽１内に原水を導入することにより、光触媒
粉末は再び分散する。なお、このときも、分離したスラ
ッジ９を完全に溶解させるために、やはり、上記攪拌器
１６を適度に回転駆動することが好ましい。

【００７７】続いて、酸化処理槽１の処理水流出バルブ
１８を閉鎖し、一方、上記原水流入バルブ１７を開放
し、これにより、再び、処理すべき原水を酸化処理槽１
内に導入する。以上の操作を繰り返し行うことにより、
光触媒粒子と無機凝集剤は、処理水から分離・再生さ
れ、繰り返し利用することが出来る。すなわち、本他の
実施の形態になる水の浄化処理装置では、回分式の浄化
処理（すなわち、酸化処理槽１内に、一旦原水を所定の
量だけ注入して処理する）とすることにより、酸化処理
槽１のみで一連の処理を実現することが出来、また、装
置をコンパクトにすることができる。

【００７８】以上に説明した本発明になる水の浄化処理
装置及びそれにより実施される水の浄化処理方法では、
光触媒粒子と無機凝集剤を含む被処理流体である原水の
ｐＨ値を制御し、すなわち、酸化処理槽ではｐＨを酸性
側に調整して光触媒粒子を分散させて効率的な光触媒反
応による酸化処理を促し、他方、光触媒粒子を処理水か
ら分離する際にはｐＨ値を中性に調整して凝集フロック
化させて分離する。さらに、分離したスラッジは溶解槽
でそのｐＨ値を再び酸性側に調整することで光触媒粒子
と無機凝集剤のフロックを溶解し、この溶解した光触媒
粒子と無機凝集剤とを再び酸化処理槽内の被処理水中に
投入し、無限に再使用することを可能にする。

【００７９】すなわち、光触媒反応を利用した水の浄化
処理装置において、酸化処理槽では、光触媒を反応効率
の良い微細な粒子状態にして使用可能とし、その後は、
光触媒粒子を処理水から容易に分離し、かつ、この分離
した光触媒粒子を再使用可能とすることにより、実用可
能な実機レベルで光触媒応用の水の浄化処理装置を実現
することが出来る。

【００８０】次に、添付の図５には、本発明の更に他の
実施の形態になる水の浄化処理装置が示されている。な
お、この他の実施の形態では、図からも明らかなよう
に、酸化処理槽１として、所謂、流動床型の酸化処理槽
１２を使用している。この流動床型の酸化処理槽１２
は、その槽内に光触媒粒子を無機凝集剤により凝集して
フロックを形成しながら、同時に、原水をこのフロック
化した光触媒粒子と接触させることにより、光触媒の酸
化による水の浄化処理を実現するものである。

【００８１】この更に他の実施の形態になる水の浄化処
理装置では、まず、浄化処理される原水は、急速攪拌槽
５及び緩速攪拌槽７を経て、上記流動床型酸化処理槽１
２内に、その底部から上向きに導入される。この導入さ
れた原水は、流動床型酸化処理槽１２の底部に沈降して
いる凝集化した（すなわち、フロック化している）光触
媒粒子の間を通って槽の上部へ達し、その排出口から沈
降分離槽８に導かれる。その際、酸化処理槽１２内に設
けられた紫外線光源２により光触媒粒子へ光を照射して
酸化反応を起し、もって、原水中に含まれる有機化合物
を浄化処理するものである。そして、この浄化処理され
た原水は、上記沈降分離槽８から処理水として排出され
る。

【００８２】なお、上記の浄化処理装置では、底部から
上向きに導入される原水は、上記酸化処理槽１２の底部
にフロック化して沈降している光触媒粒子が原水と共に
流出しない程度の速度に調整される。ここで、上述した
ように、光触媒はフロック化することによりその粒子が
大きくなり、良好な沈降性を示すが、その反面、比表面
積が小さくなり、反応効率が低下してしまう。そこで、
この更に他の実施の形態では、酸化処理槽１２内のｐＨ
値や無機凝集剤の投入量を制御することにより、フロッ
ク化した光触媒粒子の粒径が０．１ｍｍ以下、特に、好
ましくは０．１μｍ〜０．１ｍｍの範囲内に制御するこ
とにより、実用的には十分な反応効率が得ている。ま
た、上記のように、上記酸化処理槽１２内にｐＨ検出器
を設け、その検出したｐＨ値を利用し、槽内のｐＨ値や
無機凝集剤の投入量を制御することも可能である。

【００８３】すなわち、上記の構成によれば、上記酸化
処理槽１２内を上方に向かって上昇する原水の水流によ
って、沈降性の凝集された光触媒粒子が浮流して光触媒
粒子の層を形成し、この光触媒粒子の層に上記紫外線光
源２からの紫外線光が照射されることにより光触媒反応
を起こす。そして、基本的には、無機凝集剤の凝集作用
によって形成されたフロック状の光触媒粒子は流動床型
酸化処理槽１２内に留まる。しかしながら、原水と共に
流出してしまうような小さな粒径のフロック状の光触媒
粒子が一部に存在する場合がある。そこで、この更に他
の実施の形態では、この流動床型酸化処理槽１２の上部
から排出される処理水を一旦沈降分離槽８に導き、ここ
で、流出した光触媒粒子を沈降・分離し、その上澄水の
みを処理水として放流する。

【００８４】なお、この沈降分離槽８の底部に沈降した
分離スラッジ９は、上記図１の実施の形態と同様に、そ
の底部からスラッジ溶解槽１０に導かれ、ｐＨ調整装置
１１により上記の酸性物質が投入され、酸性の環境下に
より光触媒粒子を凝集している無機凝集剤を溶解して再
生する。そして、この溶解された光触媒粒子と無機凝集
剤は上記急速攪拌槽５に戻され、ここで、再び、原水に
投入して再使用することが可能になる。すなわち、ｐＨ
調整装置６によりアルカリ性物質を投入して所定のｐＨ
値に調整された（中和された）原水は、緩速攪拌槽７に
おいて無機凝集剤の凝集作用により光触媒粒子フロック
を成長させ、沈降性の良好なフロックを形成する。そし
て、この形成された光触媒粒子フロックは、再び上記流
動床型酸化処理槽１２に戻されて槽内に留まる。

【００８５】なお、上記した更に他の実施の形態になる
水の浄化処理装置では、上記ｐＨ調整装置６を流動床型
酸化処理槽１２に設けることにより、上記の急速攪拌槽
５及び／又は緩速攪拌槽７を省略することも可能であ
る。この場合、戻された光触媒粒子と無機凝集剤は、酸
化処理槽１２内において粒子同士が上昇水流により衝突
してフロックを形成する。

【００８６】また、前述したように，光触媒反応を利用
した水中の有機物質の酸化処理では、原水中の金属イオ
ンがスケールとして付着して、光触媒粒子の表面を覆っ
てしまい、光触媒の酸化反応を阻害してしまうことがあ
る。そこで、上記の更に他の実施の形態になる水の浄化
処理装置では、上記流動床型酸化処理槽１２の一部（本
例では、フロック化した光触媒粒子が滞留している部
分）に、バルブ１５を備えた引き抜き配管１４を設けて
いる。そして、このバルブ１５を開閉操作することによ
り、上記流動床型酸化処理槽１２内に滞留している光触
媒粒子の一部あるいは全部を、連続的あるい間欠的に、
沈降分離槽８に導いて沈降させる。これを沈降スラッジ
９としてスラッジ溶解槽１０に送り、酸性の環境下でス
ケールを溶解させ、もって、光触媒の表面からスケール
を除去して再生する。

【００８７】また、この更に他の実施の形態になる水の
浄化処理装置では、流動床型酸化処理槽１２から流出す
る光触媒粒子及び無機凝集剤は、その全体の量に比較し
て極めて少ない量に制御することにより、これら光触媒
粉末や無機凝集剤を連続的に分離・再生（凝集剤の溶
解）・返送することなく、すなわち、上記沈降分離槽８
やスラッジ溶解槽１０などを設けることなく運転するこ
とも可能である。なお、その場合には、例えば急速攪拌
槽５に光触媒粉末及び／又は無機凝集剤の添加装置を設
け、処理水とともに流出した分を添加するようにするこ
とが好ましい。

【００８８】なお、この更に他の実施の形態になる水の
浄化処理装置では、基本的には、無機凝集剤の凝集作用
によって形成されたフロック状の光触媒粒子は流動床型
酸化処理槽１２内に留まる。このことから、上記スラッ
ジ溶解槽１０に送られて溶解される光触媒粒子と無機凝
集剤のスラッジの量は少なく、そのため、浄化処理中で
使用される酸性及びアルカリ性の物質は少なく、経済的
な運転が可能である。また、その動作原理から、上記流
動床型酸化処理槽１２から排出される処理水はほぼ中性
を示すことから、特に、その後の水質処理において中性
に戻す必要がないという利点を有している。

【００８９】以上に種々述べた本発明の実施の形態にな
る水の浄化処理装置及び浄化処理方法では、処理すべき
原水中に含まれる有機物を酸化処理するための触媒とし
て、粉末状の酸化チタンを投入し、これに紫外線を照射
することにより活性化させて酸化処理することが行われ
る。しかしながら、本発明は、これのみに限定されるこ
となく、例えば、上記酸化チタンを含め、酸化マンガ
ン、酸化タングステン、酸化鉄などの金属酸化物半導体
微粒子、硫化亜鉛、硫化カドミウム、硫化タングステン
などの金属硫化物半導体微粒子、さらには、白金、パラ
ジウム、コバルト、鉄、ニッケル、ルテニウム、ロジウ
ム、イリジウム、銅、金、タングステンなどの金属、及
びこれら金属の水に不溶性あるいは難溶性の化合物を、
有機物を酸化処理するための上記触媒として使用するこ
とが出来る。

【００９０】また、上記に挙げた触媒を活性化して有機
物の酸化作用を促進するため、特に上記の酸化チタンの
場合には、上述のような紫外線の照射により触媒の活性
化が可能である。しかしながら、本発明では、これのみ
に限られることなく、上記の紫外線の照射に代えて、酸
化処理槽内にオゾンを注入（添加）することにより触媒
の活性化を行ってもよい。

【００９１】さらに、図６には、上記の本発明による水
の浄化処理装置を組み込んだ水処理システムを示す。本
水処理システム中の酸化処理装置２０としては、上記図
１〜５に示した本発明による光触媒による酸化作用を利
用した水の浄化処理装置が適用され得る。また、この水
処理システムでは、上記酸化処理装置２０の上流には、
前処理装置２１が設置してあり、その下流には後処理装
置２２が設置してある。システムのかかる構成によれ
ば、被処理水（原水）は、まず、前処理装置２１により
処理された後、上記酸化処理装置２０で酸化処理され、
さらに、後処理装置２２で処理されて処理水として放流
される。

【００９２】ここで前処理装置２１は、主として原水中
に含まれる懸濁物質を除去するための装置であり、例え
ば、凝集沈殿、凝集砂ろ過、膜ろ過などの水処理法によ
るものである。前述の通り、本発明による酸化処理装置
２０は微細な光触媒粒子を回収・再利用しながら酸化処
理を行っているので、酸化処理装置２０に光触媒粒子以
外の懸濁物質が流入するのは好ましくない。そこで、酸
化処理装置２０の上流で原水中の懸濁物質を予め除去す
るための前処理装置２１を付加することで、酸化処理装
置２０ではより良好な浄化処理を行うことができる。

【００９３】また、後処理装置２２は、酸化処理装置２
０から流出する被処理水中に残存する有機物を除去する
ための装置であり、例えば、活性炭吸着処理、微生物の
酸化作用による生物処理、活性炭を微生物担体として利
用する生物活性炭処理などの水処理法によるものであ
る。前述の通り、酸化処理装置２０は被処理水中の有機
物を光触媒反応により分解除去するものであるが、有機
物の種類によっては水と二酸化炭素まで完全に分解する
のが困難であったり、完全に分解するには長時間かかる
ものも存在する。そこで酸化処理装置２０の下流に後処
理装置２２を付加することで、酸化処理装置２０では分
解除去しきれなかった有機物を除去してより高度な浄化
処理を行うことができる。

【００９４】特に、後処理装置２２で活性炭吸着処理を
行った場合、酸化処理装置２０において被処理水中の有
機物を完全に分解できなくても光触媒は有機物を途中ま
で分解することで低分子化するという作用があるので、
水中の低分子有機物を除去することが得意な活性炭吸着
処理にとって都合が良い。

【００９５】また、特に、後処理装置２２として生物処
理を行った場合、酸化処理装置２０で被処理水中の有機
物を完全に分解できなくても、光触媒は有機物を途中ま
で分解する。すなわち、この場合にも、光触媒は、微生
物では分解しにくい有機物を微生物が分解しやすい有機
物に変換する作用を発揮するので、微生物で分解しやす
い有機物を除去することが得意な生物処理にとって都合
が良い。

【００９６】さらに、上記の活性炭吸着処理と生物処理
の両方の作用を持つ生物活性炭処理を行った場合には、
上記した両方の相乗的効果を期待することができる。な
お、原水の水質に応じて前処理装置あるいは後処理装置
のいずれか一方は省略することもできる。

【００９７】また、本実施例においては、図６に破線の
矢印で示すように、処理水の一部を処理水返送配管２３
により酸化処理装置２０の入口に戻し、あるいは，処理
水返送配管２４により前処理装置２１の入口に戻すよう
にし、もって、循環処理を行うことも可能である。特
に、後処理装置２２として微生物の酸化作用による生物
処理を行った場合、後処理装置２２には、この生物分解
の結果として生物分解し難い有機物が残存する。そこ
で、処理水の一部を、再び、上記酸化処理装置２０に戻
すことによって、これを分解し、あるいは、生物分解し
やすい有機物に変換することが出来る。すなわち、上記
前処理装置２１における処理を含め、前記酸化処理装置
２０での酸化処理と前記後処理装置２２での生物処理と
を交互に繰り返すことによって、より高度に浄化された
処理水を得ることができる。

【００９８】

【発明の効果】以上の詳細な説明からも明らかなよう
に、本発明によれば、高価な高分子凝集剤を使用するこ
となく、かつ、触媒による酸化処理反応を高い効率に維
持しながら再生して、水の浄化処理を行うことが可能
な、実用的にも優れた水の浄化処理装置及びその方法が
提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態になる水の浄化処理装置
の構成を示す概略図である。

【図２】上記図１に示した水の浄化処理装置の一変形例
を示す概略図である。

【図３】上記図１に示した水の浄化処理装置の他の変形
例を示す概略図である。

【図４】本発明の他の実施の形態になる回分式の水の浄
化処理装置の構成を示す概略図である。

【図５】本発明の更に他の実施の形態になる水の浄化処
理装置の構成を示す概略図である。

【図６】上記本発明の水の浄化処理装置を応用した水の
浄化処理システムの構成を示す概略図である。

【図７】従来技術になる水の浄化装置の構成の一例をを
示す概略図である。

【記号の説明】

１…酸化処理槽、２…紫外線光源、３…散気管、４…ブ
ロワ、５…高速攪拌槽、６…ｐＨ調整装置、７…緩速攪
拌槽、８…沈降分離槽，９…分離スラッジ、１０…スラ
ッジ溶解槽、１１…ｐＨ調整装置、１２…流動床型酸化
処理槽、１４…引き抜き管、１５…バルブ、１６…攪拌
器、１７…原水流入バルブ、１８…処理水流出バルブ、
１９…過酸化水素注入器、１００…ｐＨ検出器、２０…
酸化処理装置、２１…前処理装置、２２…後処理装置

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D015 BA04 BA12 BA15 BA16 BA19 BA23 BA25 BB16 CA01 CA14 DA02 DA03 DA04 DA05 DA12 DA13 DA15 DA16 DC02 DC03 EA06 EA12 EA24 EA32 FA01 FA15 FA22 FA24 FA25 FA26 FA28 4D037 AA01 AA11 AB03 AB13 AB14 AB18 BA18 BB04 BB05 BB09 CA01 CA02 CA03 CA06 CA07 CA08 CA11 CA12 CA14 4D050 AA01 AA02 AA04 AA15 AB02 AB06 AB11 AB18 AB19 BB01 BB02 BB09 BB20 BC04 BC06 BC07 BC09 BC10 BD02 BD03 BD06 BD08 CA06 CA09 CA13 CA15 CA16 CA17 CA20 4G069 AA08 AA15 BA04B BA48A BB08A BB09B BB10A BB10B BC16B BC31B BC33B BC35B BC36B BC60B BC62B BC66B BC67B BC68B BC70B BC71B BC72B BC74B BC75B BD12A CA01 CA07 CA11 DA06 EB18X FA08 FB79 FC09

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水中の有機物質を触媒により酸化処理し
   て浄化する水の浄化処理装置であって：無機凝集剤が添
   加され、かつ、粉体状の触媒の粒子を分散した被処理水
   を貯留する酸化処理槽と；前記酸化処理槽の内部におけ
   る前記触媒を活性化する手段と；前記被処理水から無機
   凝集剤により凝集された前記触媒の粒子を分離するため
   の分離槽と；そして、 前記酸化処理槽中の被処理水中に分散した触媒の粒子を
   ０．１ｍｍ以下の粒径の粒子の状態に維持するための手
   段とを備えたことを特徴とする水の浄化処理装置。
2. 【請求項２】 前記請求項１に記載した水の浄化処理装
   置であって、前記粒径維持手段は、前記酸化処理槽中の
   被処理水におけるｐＨ値を制御するための手段とを備え
   ていることを特徴とする水の浄化処理装置。
3. 【請求項３】 前記請求項１に記載した水の浄化処理装
   置であって、前記粒径維持手段は、さらに、前記酸化処
   理槽中の被処理水におけるｐＨ値を検出するための手段
   とを備えていることを特徴とする水の浄化処理装置。
4. 【請求項４】 前記請求項１に記載した水の浄化処理装
   置であって、さらに、前記分離槽中のｐＨ値を制御する
   ための手段とを備えていることを特徴とする水の浄化処
   理装置。
5. 【請求項５】 前記請求項１に記載した水の浄化処理装
   置であって、前記酸化処理槽と前記分離槽とは一体であ
   ることを特徴とする水の浄化処理装置。
6. 【請求項６】 前記請求項１に記載した水の浄化処理装
   置であって、前記有機物質を酸化により処理する触媒は
   光触媒であり、かつ、前記触媒活性化手段は発光手段を
   備えていることを特徴とする水の浄化処理装置。
7. 【請求項７】 前記請求項１に記載した水の浄化処理装
   置であって、前記触媒活性化手段は、前記酸化処理槽内
   部の被処理水を曝気する手段を備えていることを特徴と
   する水の浄化処理装置。
8. 【請求項８】 前記請求項１に記載した水の浄化処理装
   置であって、前記触媒活性化手段は、前記酸化処理槽内
   部の被処理水にオゾンを注入するための手段を備えてい
   ることを特徴とする水の浄化処理装置。
9. 【請求項９】 前記請求項１に記載した水の浄化処理装
   置であって、さらに、前記酸化処理槽内の被処理水にフ
   ェントン酸化反応を生じる物質を添加する手段を備えて
   いることを特徴とする水の浄化処理装置。
10. 【請求項１０】 前記請求項１に記載した水の浄化処理
    装置であって、さらに、前記酸化処理槽と前記分離槽と
    の間には、攪拌槽を設けたことを特徴とする水の浄化処
    理装置。
11. 【請求項１１】 前記請求項１に記載した水の浄化処理
    装置であって、さらに、前記分離槽において分離した凝
    集された前記触媒の粒子を含むスラッジを前記酸化処理
    槽へ戻すための手段を備えていることを特徴とする水の
    浄化処理装置。
12. 【請求項１２】 前記請求項１１に記載した水の浄化処
    理装置であって、さらに、前記スラッジの戻し手段は、
    凝集された前記触媒の粒子を含むスラッジを溶解するた
    めの手段を備えたことを特徴とする水の浄化処理装置。
13. 【請求項１３】 水中の有機物質を触媒により酸化処理
    して浄化する水の浄化処理方法であって：粉体状の触媒
    の粒子を被処理水中に分散する行程と；前記被処理水中
    に分散した触媒の粒子を活性化して有機物質の酸化処理
    する行程と；そして、 前記酸化処理行程後の被処理水から無機凝集剤の働きに
    より前記触媒の粒子を凝集して分離する行程とを含んで
    おり、前記酸化処理行程において被処理水中に分散した
    触媒粒子を０．１ｍｍ以下の粒径の状態に維持すること
    を特徴とする水の浄化処理方法。
14. 【請求項１４】 前記請求項１３に記載した水の浄化処
    理方法であって、前記酸化処理行程における被処理水中
    に分散した触媒の粒子を０．１ｍｍ以下の粒径の粒子の
    状態に維持するように、前記被処理水におけるｐＨ値を
    制御することを特徴とする水の浄化処理方法。
15. 【請求項１５】 前記請求項１３に記載した水の浄化処
    理方法であって、前記酸化処理行程の後に、前記無機凝
    集剤の働きにより凝集した前記触媒の粒子を、前記凝集
    した触媒粒子の沈降により分離する行程を含んでいるこ
    とを特徴とする水の浄化処理方法。
16. 【請求項１６】 前記請求項１５に記載した水の浄化処
    理方法であって、前記酸化処理行程において被処理水中
    に分散した触媒粒子の粒径が前記沈降分離行程における
    触媒粒子の粒径よりも小さくなるように、前記沈降分離
    行程における被処理水のｐＨ値により制御することを特
    徴とする水の浄化処理方法。
17. 【請求項１７】 前記請求項１３に記載した水の浄化処
    理方法であって、前記触媒は光触媒であり、かつ、前記
    酸化処理行程において、前記光触媒の粒子を分散した被
    処理水に光を照射することを特徴とする水の浄化処理方
    法。
18. 【請求項１８】 前記請求項１３に記載した水の浄化処
    理方法であって、前記酸化処理行程において、オゾンを
    被処理水に注入することを特徴とする水の浄化処理方
    法。
19. 【請求項１９】 前記請求項１３に記載した水の浄化処
    理方法であって、前記酸化処理行程において、さらに、
    フェントン酸化反応を生じる物質を被処理水に添加する
    ことを特徴とする水の浄化処理方法。
20. 【請求項２０】 前記請求項１３に記載した水の浄化処
    理方法であって、前記酸化処理行程において、さらに、
    前記触媒の粒子を分散した被処理水を攪拌することを特
    徴とする水の浄化処理方法。
21. 【請求項２１】 前記請求項１３に記載した水の浄化処
    理方法であって、さらに、前記触媒の粒子を凝集して分
    離する行程において分離した触媒を、再び、前記酸化処
    理行程における被処理水に戻すことを特徴とする水の浄
    化処理方法。
22. 【請求項２２】 前記請求項１３に記載した水の浄化処
    理方法であって、水中の有機物質を触媒により酸化処理
    して浄化する行程の前に、被処理水中の懸濁物質を除去
    する前処理行程を付加したことを特徴とする水の浄化処
    理方法。
23. 【請求項２３】 前記請求項１３に記載した水の浄化処
    理方法であって、水中の有機物質を触媒により酸化処理
    して浄化する行程の後に、被処理水中に残存する低分子
    有機物質、および／あるいは、微生物により分解されや
    すい有機物質を除去する後処理行程を付加したことを特
    徴とする水の浄化処理方法。
24. 【請求項２４】 前記請求項２３に記載した水の浄化処
    理方法であって、前記後処理行程から流出する処理水の
    一部を、前記水中の有機物質を触媒により酸化処理して
    浄化する行程の上流に戻して循環処理を行うことを特徴
    とする水の浄化処理方法。